元阳县甘蔗种植的气候适宜性及干旱风险区划分析

李艳春，谢映海，蒋欣芸

（红河州气象局，云南 蒙自661199）

元阳县地处云南南部，哀牢山脉南段，红河南岸。地处低纬度高海拔地区，境内层峦叠嶂，沟壑纵横，山地连绵，无一平川。最低海拔144 m，最高海拔2 939.6 m，海拔差异明显。特殊的地理特点造就元阳境内立体气候显著，行政区内13个乡（镇）降雨分布极为不均，各气象要素也有明显的差异[1]。对元阳县甘蔗种植的气候适宜性和甘蔗干旱灾害风险进行分析显得尤为重要。精细的区划分析出元阳县甘蔗种植最适宜区、适宜区、次适宜区、不适宜区，以及元阳县甘蔗干旱灾害风险发生的高低区，为元阳县甘蔗种植以及生产提供气候条件依据。

1 资料来源及分析方法

1.1 资料来源

气象资料为云南省1986—2015年125个地面气象站点逐日地面观测资料，包括平均气温、日照时数、降水量、最高气温、最低气温、极端最低气温、积温、年稳定通过15℃积温、10℃积温、0℃积温、年稳定通过15℃日数、10℃日数、0℃日数、累年最长连续无降水日数等。分析中使用1∶25万的基础地理信息数据和土地利用类型数据，主要包括元阳县乡行政边界、乡（镇）、村、经度、纬度、海拔、坡向、坡度和不同土地利用类型等。用GIS技术通过SRTM网站上提供的90 m分辨率数字高程模型（DEM）获取[2-3]。

1.2 分析方法

使用云南省（1986—2015年）气象资料和元阳县地理信息数据（经纬度、海拔高度、坡向和坡度等），按照气候学基本规则，结合相应生态背景，应用数理统计分析方法，计算不同气候要素并进行农业气候资源空间分布推算；应用多元回归+残差订正法等函数统计模型空间插值方法，使用软件ArcGis将气候要素空间插值（90 m×90 m），综合考虑相关地理信息数据，建立空间栅格数据集。利用高分辨率的气候要素数据进行种植适宜性指标空间推算，同时考虑坡度和土地利用资料对区划分析结果进行进一步精细化分析[4]。

2 元阳县甘蔗种植适宜性区划分析

2.1 元阳县甘蔗种植气候适宜性分析指标

甘蔗在整个生长期要求年平均气温18～30℃、年≥10℃活动积温5 500～8 500℃、无霜期≥330 d、年均空气湿度≥60%、年降水量≥1 000 mm、日照时数≥1 195 h。通过对元阳县各气象资料的分析得出，元阳县绝大部分地区年相对湿度≥74%，降水量≥1 000 mm，日照时数≥1 500 h，故考虑气候适宜性区划分析时，不再考虑这几个气候要素，而选择年平均气温、年≥20℃活动积温和年极端最低气温平均值3个影响甘蔗生产的主要气候因子，作为元阳县甘蔗种植气候适宜性区划指标，并按最适宜、适宜、次适宜、不适宜进行分级[5-6]。元阳县甘蔗种植气候适宜性区划指标见表1。

2.2 元阳县甘蔗种植地形因素和土地利用适宜性指标

有研究表明，海拔、坡度、地形等对甘蔗生长也是有影响的。由于元阳县海拔的变化与温度的变化非常契合，气候适宜性分析指标选了温度，因此在考虑地形影响时，就只选取坡度作为元阳县甘蔗种植地形适宜性分析指标，最适宜坡度0°～15°、适宜坡度15°～25°、次适宜坡度25°～35°、不适宜坡度≥35°。适宜性分析时也考虑土地利用不同类型对甘蔗种植所造成的影响[7-8]。

表1元阳县甘蔗种植气候适宜性分析指标

2.3 元阳县甘蔗种植气候区划适应性指标因子分析2.3.1年平均气温适宜性指标的分析

根据甘蔗种植年平均气温适宜性指标，元阳县甘蔗种植最适宜区面积大，分布广，主要集中在3个地带，北部红河沿线一带，沙拉托至黄茅岭一带，俄扎至黄草岭一带；其中南沙镇面积最大，几乎全镇均为最适宜区。适宜区沿最适宜区边缘向外扩展，延伸面积亦较大。次适宜区基本沿适宜区边缘向外扩展一小部分。不适宜区面积最小，均为元阳县海拔较高的地区。

2.3.2 年≥20℃积温适宜性指标的分析

元阳县甘蔗种植年≥20℃积温适宜性指标分析得出（图1），最适宜区主要分布在北部红河沿岸从马街到上新城一带，以及黄茅岭中部。南沙镇分布最多，全境几乎均为最适宜区。适宜区主要沿最适宜区边缘向外扩展，除在2个最适宜区向外扩展外，在黄草岭、大坪、逢春岭也有部分分布。次适宜主要沿适宜区边缘向外扩展。不适宜区主要分布在新街、嘎娘、上新城、小新街、逢春岭一带的中南部地区，以及大坪的大部，在马街、牛角寨、沙拉托、俄扎、黄草岭也有较大面积的分布，主要集中在元阳县西部。

2.3.3 年极端最低气温平均值适宜性指标的分析

元阳县甘蔗种植年极端最低气温平均值适宜性分析（图2）得出，最适宜区主要分布在北部红河沿岸一带、沙拉托至黄茅岭一带、俄扎至黄草岭一带，在大坪也有小部分分布。适宜区分布面积在可种植区内面积最大，主要沿最适宜区边缘向外扩展，且扩展面积较多。次适宜区分布最少，只在适宜区的边缘外围有少量扩展分布。不适宜区主要分布在新街、嘎娘、上新城、小新街、大坪一带的中南部，攀枝花、黄茅岭的北部，马街和牛角寨的部分区域，元阳县西南沿线也有部分分布，这些地区均为海拔较高的地区。

2.4 元阳县甘蔗种植综合适宜性分析

根据元阳县甘蔗种植的气候区划适应性指标因子分析结果，并使用权重法，充分考虑气候条件、地形因素（坡度）及土地利用类型等多项因子，可将元阳县甘蔗种植区域划分为最适宜区、适宜区、次适宜区以及不适宜区4个区域（图3）。元阳县最适宜区在可种植区中面积最大，主要集中分布在3个地带：北部红河沿岸一带，分布面积最大，其中南沙镇全境绝大部分为最适宜区；沙拉托至黄茅岭一带；俄扎至黄草岭一带；除此以外，大坪南部有小部分分布。适宜区主要沿最适宜区边缘向外扩展，面积也较大。次适宜区在适宜区的边缘地带有少量分布，在可种植区域中面积最小。不适宜区主要集中分布在元阳县的中部地区，自西向东，囊括了马街、沙拉托、牛角寨、新街、嘎娘、上新城、小新街、逢春岭、大坪等乡（镇）的部分区域，在俄扎、黄茅岭等乡（镇）也有较大面积的分布。总体而言，元阳县可种植甘蔗的区域与不适宜种植区域的面积相差不大，最适宜种植的地区主要分布在北部红河沿岸一带，在西南地区亦有大面积分布。

3 元阳县甘蔗种植的气候适宜性及干旱风险区划分析

3.1 元阳县甘蔗种植气候适宜性分析指标

根据甘蔗生长发育特点和干旱灾害特征，充分考虑元阳县甘蔗生产情况，以综合干旱指数、累年最长连续无降水日数2个指标作为元阳县甘蔗干旱灾害区划指标。考虑地形条件对甘蔗种植干旱灾害的影响，确定坡度作为元阳县甘蔗干旱灾害区划指标。并按照轻度、中度、重度进行分级（表2）。

表2元阳县甘蔗种植干旱灾害区划分析指标

3.2 元阳县甘蔗种植气候适宜性分析指标

首先通过对各站点累年最长连续无降水日数与经度、纬度、海拔的相关分析，建立基于经度、纬度和海拔的累年最长连续无降水日数推算模型。再通过对各站点MCI综合干旱风险指数与经度、纬度和海拔的相关分析，建立基于经度、纬度和海拔的MCI综合干旱风险指数格点化推算模型。利用气候、坡度、土地利用共4个因子，使用权重法，然后按照图层叠加系数运算得到元阳县干旱风险区划，可将元阳县甘蔗种植干旱风险划分为低、中、高3级以及非适宜用地（图4）。

低风险区分布较广，亦比较破碎，主要分布在元阳县的中、南部地区。中等风险区主要分布在元阳县北部红河沿岸，西部地区分布亦较多，在3个风险区中面积最大。高风险区面积最少，主要分布在马街、新街、南沙等乡（镇），上新城至逢春岭一线的北部、沙拉托至黄茅岭一线也有狭长的分布。非适宜用地只是针对土地利用类型来讲，主要是河渠、有林地、居民点、水田、山地等，分布比较破碎，在各个乡（镇）均有分布，在牛角寨至大坪一线分布比较多。

4 讨论

（1）本研究直观地将元阳县甘蔗种植区域划分为最适宜区、适宜区、次适宜区、不适宜区以及非农用地5个区域，可操作性较强，为元阳县甘蔗的种植布局提供气象科学依据。

（2）对元阳县甘蔗干旱灾害发生的低风险区、中风险区、高风险区进行了详细直观的划分，为元阳县甘蔗种植干旱灾害的研判提供气象依据。

（3）在利用气象资料建立空间气候模型时，元阳县气象资料站点密度还太稀疏，不能够较好地模拟山地气候特征，由于数据精度和分辨率的限制，本研究的结果也有待于进一步详细验证。